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淺談陶板幕墻的性能與工程應用

2013-10-09 10:41:41 作者: 來源:第一幕墻網 我要評論2

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    在我國,陶瓷產品早已廣泛應用于政府機關大樓、機場、地鐵、銀行、賓館、商業(yè)大廈、購物中心以及大型住宅等高級建筑的內外墻裝飾,早期的建筑多采用濕貼工藝進行瓷磚的內外墻裝飾施工。然而,由于采用濕貼施工方式的瓷磚處于建筑物外表面,在風雨侵蝕加之地震和溫度變化的作用下,易產生老化、松動和脫落現象,嚴重情況下可能造成大量的財物損失和人員傷亡。隨著陶瓷生產工藝的提高,特別是采用了大噸位壓機后,所生產的陶瓷板單板尺寸已可達1200×1800mm,且板材致密度高、抗折強度高、抗沖擊性能好。另外,陶瓷板在強度、吸水率、耐候性等方面也優(yōu)于傳統(tǒng)的石材幕墻用花崗巖和大理石材料,且色彩、圖案、表面質感更加豐富多彩并可人為控制。在陶瓷生產企業(yè)和建筑幕墻技術人員多年的共同努力下,終于成功地將大規(guī)格瓷質板用作幕墻材料,且各種陶瓷板幕墻施工工藝也逐漸被開發(fā)、試驗成功,逐漸形成膠粘劑粘貼、插銷式、扣槽式、全龍骨背栓式、無龍骨背栓式、背栓式掛貼等施工工藝。
    外墻干掛陶瓷板幕墻系統(tǒng)作為最新的建筑幕墻構造形式,可以滿足建筑物復雜的立面造型,且能更準確地滿足設計師的設計意圖和增強幕墻的時尚感和裝飾感,在建筑幕墻裝飾工程中的應用也越來越廣泛,國內已有許多超高建筑采用了干掛陶瓷板幕墻系統(tǒng)作為建筑的外墻裝飾。
    一、陶板幕墻與石材幕墻對比
    (一)石材幕墻特點
    石材幕墻屬于傳統(tǒng)的三大幕墻之一,厚重、結實,根據不同的色彩和質感可以營造出或滄桑或華貴之風格。但缺點也很明顯:顏色可選性小,與其他建筑的雷同率高,難以形成業(yè)主或設計師的個性訴求;色差大,不易控制,對整體的外觀效果往往形成破壞性影響;自重大、易脫落,以及有害的放射性,對于久居其內的辦公人員和過往行人存在安全隱患。
    (二)陶板幕墻特點
    陶板是以天然陶土為主要原料,經濕法成型、高溫燒制而成的一種新型幕墻材料。陶板幕墻與石材幕墻相比具有以下特點:
    色彩。陶板顏色豐富,有紅、黃、灰和咖啡四大色系共幾十種顏色,而且單一顏色大面積使用,色差可控,能充分滿足客戶需求。
    安全。陶板幕墻經嚴格的原料處理、高壓擠出成型、1200℃的高溫燒制,其理化性能非常穩(wěn)定,具有良好的抗折、抗沖擊、凍循環(huán)、耐腐蝕等性能;石材則是天然形成,內在質地無法均一,理化性能自然有別;陶板幕墻自重輕,每平方僅31公斤。而石材每平方的重量要超過60公斤,是陶板的兩倍,不太適合高層建筑使用;陶板幕墻背后用于安裝掛件的溝槽是在陶板生產時一次成型的,深淺及大小統(tǒng)一,偏差小。而石材則是在施工現場加工,加工質量受人為因素的影響大;陶板安裝系統(tǒng)設計合理、成熟,通過了嚴格的抗風壓、抗震和掛裝系統(tǒng)結構強度測試;安裝部件以鋁合金材質為主,更具防腐性和不易變形。
    環(huán)保。生產工藝上:陶板幕墻的生產采用濕法成型工藝,避免了目前國內陶瓷界普遍采用的干法成型工藝,大大降低了能耗和污染,代表著未來陶瓷生產工藝的新趨勢。實際使用上:陶板為中空結構,可以有效阻隔熱傳導,降低建筑空調能耗,節(jié)約能源;石材干掛多屬于密閉式,而陶板特有的橫縫搭接所形成的開放安裝方式,使得面材跟墻體之間的空氣層能夠“自由呼吸”,比密閉式能夠更大程度地降低能耗。近年來隨著世界性的能源緊張,政府已經對公用建筑的能耗問題頒布實施了強制性的節(jié)能標準,相對于石材來講陶板更能夠滿足這種要求。
    維護。陶板幕墻表面防靜電,不易吸附灰塵;若陶板表面有灰塵,經過雨水沖刷后則很容易保持干凈。所以陶板具有一定的自潔功能。自潔功能可以降低陶板幕墻的清洗和維護費用,尤其對于高層建筑來說更是不容小覷。
    二、工程應用
    深圳市南山區(qū)蛇口工業(yè)七路園景園大廈用地面積6343.40m2,建筑面積29985m2,總套數160套,主力戶型為74~93m2兩房、129平方米的三房和142m2  的四房,建筑結構采用鋼筋混凝土框架一剪力墻體系,外墻采用了德國進口的AGROB BIJC日ITAL陶板幕墻,如下圖所示:
    該大廈的外墻為開放的干掛陶板幕墻體系,在設計和施工過程中,建筑師對外墻保溫系統(tǒng)的做法和門窗洞口的密封設計進行了反復研究,與幕墻公司一起確定了合理的節(jié)點設計。
    干掛陶板要針對不同部位的吊頂板進行認真、周到的設計,畫出節(jié)點圖,設計人員要在施工現場進行指導。幕墻內側的肋板給干掛設計及施工帶來一定的難度,需統(tǒng)籌解決。首先,承重吊頂的鋼龍骨不能將荷載傳遞到玻璃幕墻的主體結構上,干掛的鋼龍骨只能“見縫插針”。其次,在肋板玻璃與吊頂交接處無法用扣件從石板的側邊固定,因此要采用“備栓式”干掛法。從經濟及工程進度的角度出發(fā)必須用普通的鍍鋅膨脹螺栓,普通的膨脹螺栓要牢固的拴住陶板就要有一定的埋深,脹管才能起作用,每塊肋板的間距(這個尺寸非常重要),也要準確無誤,因板材劃分取決于肋板間距;如果是按照幕墻施工圖設計,則一定要進行尺寸復核,否則,干掛設計交圖后,施工方按圖放樣,陶板供應商按圖加工,尺寸不準會導致板材浪費,并影響工期。
    具體施工過程如下:嚴格按圖施工,在鋼架施工時,吊頂板的就位孔可適當開大一些,以便板材就位時微調;復核就位孔尺寸,放樣確定板材背面鉆孔位置及側邊銷孔位置;材側邊鉆直徑6mm、深30mm孔兩個;板材背面鉆孔直徑10mm,采用定位銷確保鉆孔深度40mm,每塊板鉆孔4個;清潔鉆孔內粉塵,向孔內注入適量的AB膠;將脹管長度切割成4cm(這項工作可預先做好),再找入膨脹螺栓,用套管將脹管打進鉆孔,直至與石板平齊;再用平墊、彈簧墊片、螺母緊固。掛板就位,先安裝第一塊板,用掛線及托板調整、固定;再安裝側邊扣件、銷針;接著安裝第二塊板,對準側邊孔銷及螺栓固定孔,調整到位后用平墊片、彈簧墊片、螺母緊固。其余板材料照此法安裝。吊頂板安裝完畢后清洗、打膠。
    該大廈建筑區(qū)防震要求高,對幕墻結構的抗震和抗變形能力要求非常高。為了檢驗懸掛系統(tǒng)的抗震性能以及與主體結構連接的整體抗震性能和抗變形能力,甲方委托建筑力學專家進行了陶板幕墻的振動臺試驗。由于地震作用的動力特性,對連接節(jié)點影響很大,而連接節(jié)點的破壞將有可能引起幕墻的破壞和脫落。試驗結果表明,設計院的節(jié)點可以確保陶板幕墻與主體鋼結構連接節(jié)點良好的抗震性能,在振動臺試驗的全過程中沒有損壞。當臺面輸入加速度峰值達到596gal時試驗測得結構最大層間位移角為1/88,其值已超過主體結構(框架一剪力墻結構)規(guī)范規(guī)定的彈塑性層間位移極限值(1/100),也超過了有關幕墻規(guī)范中對幕墻可承受變形能力的要求。震動臺的試驗結果證明了該技術方案是非常成功的。該設計應用于大廈幕墻中,無論從抗震性能還是從幕墻的施工工藝,都成功地解決了抗震問題。這一成果得到了建研院幕墻和結構方面專家的一致認可和好評。
    三、結語
    隨著科技的發(fā)展,陶土板的掛接方式也逐步完善。由最初的木結構到現在的龍骨結構。通過在工程中對陶板幕墻的研究和實踐,總結出這種新型外墻裝飾材料的使用經驗,根據各地區(qū)地震和風荷載作用情況,對其受力和懸掛系統(tǒng)進行了研究改進,經過實踐的檢驗證明是成功的。
    參考文獻
    [1]TOB陶板:建筑幕墻新寵[J].福建建材,2009,(2).
    [2]宋強,張軍艦,付晉東.住宅鋼結構新型墻體材料的應用技術[J].科技創(chuàng)新導報,2008,(22).
    [3]林海.幕墻發(fā)展的若干問題及展望[J].建筑設計管理,2003,(4).
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